本发明提供了一种考虑外载荷方向不确定性的结构拓扑优化方法。通过对优化设计的目标函数进行一阶导数分析，将目标函数对拓扑设计变量的一阶灵敏度表示成外载荷方向角的显性表达式；并在外载荷方向变化区域内，选取绝对值最大的一阶导数灵敏度值，作为载荷方向随机变化的代表性指标。在设计变量更新迭代过程中，基于这个绝对值最大的灵敏度值进行变量设计和修改，将载荷方向的不确定性融入到结构的拓扑优化过程之中，所得优化设计结果能显著提高结构性能对外载荷方向变化的抵抗能力，是一种实现连续体结构对外载荷方向具有不确定性的稳健性拓扑优化设计的高效、可靠的方法。